CN1044825C - 低膨胀系数的铁/镍合金和铁/镍合金带 - Google Patents

Abstract

具有低膨胀系数的铁/镍合金，其化学组成包括(以重量计)：35.5-37%的镍，小于0.1%的锰、0.03%至0.15%的硅，0.0001%至0.002%的钙，0.0001%至0.002%的镁，小于0.005%的铝，小于0.001%的硫，小于0.01%的氧，小于0.005%的氮，和小于0.003%的磷，其化学组成还满足以下关系：

S≤0.02×Mn+0.8×Ca+0.6×Mg。

Description

低膨胀系数的铁/镍合金和铁/镍合金带

本发明涉及一种具有低膨胀系数的铁/镍合金。

含镍(以重量计)在35％和40％之间铁/镍合金具有低的膨胀系数是众所周知的。

除了镍和铁以外，这些合金一般含有由熔炼过程产生的杂质，如硫、磷、氧、氮和碳。它们还可以含有诸如钴、铬、铜、钼、钒、铌和硅等元素，这些元素是为了调节合金的机械性能而特地加入的。但是，由于杂质的存在，这些合金难以通过轧或锻而热变形。

为了改进热变形性，加入超过0.2％的锰。然而，该元素的一个缺点就是明显提高了合金的膨胀系数。

在美国专利US 2050387中，提出了一种制造具有低膨胀系数和好的热锻性的铁/镍合金的方法，其中在氢气中在高于1150℃条件下退火高纯原料以熔炼合金，然后在氢气气氛中铸造并凝固。该方法的缺点就是实施起来较复杂并且成本很高。

本发明的目的就是提供一种具有低锰含量的铁/镍合金，它具有好的热延展性并可用常规方法熔炼。

就此而言，本发明的主题是一种铁/镍合金，其化学组成包括(以重量计)：      35.5％≤Ni≤37％

                   Mn≤0.1％

  0.03％≤Si≤0.15％

0.0001％≤Ca≤0.002％

0.0001％≤Mg≤0.002％

          Al≤0.005％

           S≤0.001％

           O≤0.01％

           N≤0.005％

           P≤0.003％

该化学组成满足以下关系：

  S≤0.02×Mn+0.8×Ca+0.6×Mg

优选地，其化学组成是：

          O≤0.005％

          N≤0.003％

          S≤0.0005％

为了在热处理之后获得好的深拉性和好的表面光洁度，优选地：

          C≤0.005％

          B≤0.0004％

优选地，镍含量必须在35.8％和36.3％之间，更好在35.9％和36.2％之间，并且Cr≤0.1％,Cu≤0.1％,Mo≤0.1,V≤0.1％,Nb≤0.1％。

为了获得很低的膨胀系数，优选地：Cr+Cu+Mo+V+Nb+Si≤0.15％。

本发明还涉及一种由本发明铁/镍合金制成的带，它是通过热轧，然后冷轧制得的，其宽度大于400mm，在20℃和100℃之间的线膨胀系数小于0.9×10^-6/K。

下面将详细叙述本发明，但不是以限定的形式来叙述。

根据本发明的合金是一种基于铁和镍的合金，它含有35.5％-37％的镍，数量低于3％的任选的补充元素，如钴、铬、铜、钼、钒或铌，它们根据用途而加入以调节合金的机械性能。

必须保证该合金含有小于0.1％，优选小于0.05％的锰，因为该元素会增大热膨胀系数。

低锰含量的缺点是对热变形性(热延展性)有不利影响，为了获得好的热延展性，该合金应一起含有：

-小于0.001％，优选小于0.0005％的硫，

-小于0.003％的磷，

-0.0001％和0.002％之间的钙，

-0.0001％和0.002％之间的镁，

-0.03％和0.015％之间的硅。

锰、钙、镁和硫含量必须满足：

S≤0.02×Mn+0.8×Ca+0.6×Mg

钙和镁含量被限制在0.002％，以防止形成在化学切割时产生凹坑的大的夹杂物，当合金以薄片形式用于制造阴极射线管的障板时更是如此。

为了获得好的热延展性，该合金应该含有小于0.005％的铝和小于0.005％，优选小于0.003％的氮。它还应含有小于0.01％，优选小于0.005％的氧。

为了获得尽可能小的膨胀系数，镍含量应优选在35.8％和36.3％之间，更优选在35.9％和36.2％之间，最佳含量为36.05％。

合金元素铬、铜、钼、钒、铌和硅对膨胀系数有不利的影响。此外，当寻求尽可能小的膨胀系数时，这些元素中每一种的含量应保持小于0.1％，优选小于0.05％。最好能满足：

Cr+Cu+Mo+V+Nb+Si≤0.15％

钴是一种可部分取代镍直至10％的元素，但当合金要经受化学侵蚀，例如进行化学蚀刻时，该元素就有缺点，而且，其含量优选限定在0.5％，尤其是该合金意在用来制造阴极射线管的障板时更是如此。

当该合金用于制造待深拉的薄板时，它必须含小于0.02％，优选小于0.010％，更优选小于0.005％的碳，以便具有尽可能小的屈服应力，这对好的深拉特性是有利的。

为了防止形成气孔，氢含量必须小于0.001％，优选地小于0.0005％。硼含量应保持小于0.01％，优选地小于0.0004％，以防止在热处理过程中在产品的表面形成氮化硼。这些氮化物形成一粉状层，导致在障板上形成的黑层(blacking layer)粘着性变差。

该合金化学组成的余量为铁。

这种合金通过热轧可制成锭块或锭坯，通过冷轧后可制成厚度小于0.3mm，宽度大于400mm的薄带，它们特别适合用来制造阴极射线屏的障板。

作为实施例，对化学组成如下(以重量计)的铁/镍合金的锭坯进行热轧，然后冷轧，制成宽600mm，厚0.15mm的带：

                    Ni:35.97％

                    Co:0.019％

                    Cr:0.025％

                    Cu:＜0.01％

                    Mo:0.0058％

             V  :  ＜0.005％

             Nb :  ＜0.005％

             Mn :  0.041％

             Si :  0.048％

             S  :  ＜0.0005％

             Ca :  0.0002％

             Mg :  0.0003％

             Al :  ＜0.005％

             O  :  0.0045％

             C  :  0.0033％

             N  :  0.0032％

             P  :  ＜0.003％

             H  :  ＜0.001％

             B  :  ＜0.0004％

当含量以“小于”表示时，指它们低于所用分析方法灵敏度的极限。

进行热轧时不会形成裂纹。膨胀系数为0.81×10^-6/K。在800℃下热处理30分钟后，屈服应力E_0.2为270MPa，而矫顽场为0.45O_e。该带材的化学蚀刻性能很好。所有这些性质使它特别适合用于制造阴极射线管的障板。

本发明的合金还可用于计算学或用于制造双层金属带。

Claims (7)

1．具有低膨胀系数的铁/镍合金，其特征在于，它的化学组成(以重量计)基本由以下成分构成：

35.5％≤Ni≤37％

0.03％≤Si≤0.15％

0.0001％≤Ca≤0.002％

0.0001％≤Mg≤0.002％

余量为铁和杂质，其中杂质成分满足以下条件：

Mn≤0.1％

Al≤0.005％

S≤0.001％

O≤0.01％

N≤0.005％

P≤0.003％

C≤0.005％

B≤0.0004％

H≤0.001％

并且：

S≤0.02×Mn+0.8×Ca+0.6×Mg。

2．根据权利要求1的铁/镍合金，其特征在于它还包括以下成分：

Cr≤0.1％

Cu≤0.1％

Mo≤0.1％

V≤0.1％

Nb≤0.1％

Co≤0.5％。

3．根据权利要求1或2的铁/镍合金，其特征在于：

O≤0.005％

N≤0.003％

S≤0.0005％。

4．根据权利要求1或2的铁/镍合金，其特征在于：

35.8％≤Ni≤36.3％。

5．根据权利要求4的铁/镍合金，其特征在于：

35.9％≤Ni≤36.2％。

6．根据权利要求2的铁/镍合金，其特征在于：

Cr+Cu+Mo+V+Nb+Si≤0.15％。

7．由权利要求1-6中任一项的铁/镍合金通过热轧，然后冷轧制成的带，其特征在于，它的宽度大于400mm，在20℃和100℃之间的热膨胀系数小于0.9×10^-6/K。